縱觀歷史長河，美國在制造業(yè)領(lǐng)域一直擁有強(qiáng)勁的創(chuàng)新表現(xiàn)。早在1913年，亨利·福特就憑借著全世界第一條自動化裝配線為工業(yè)社會帶來了新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。時至今日，制造業(yè)在經(jīng)濟(jì)體系中仍扮演著至關(guān)重要的角色：根據(jù)美國勞工統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)，制造行業(yè)在全美支撐著近1300萬個就業(yè)崗位。

但隨著技能差距的持續(xù)擴(kuò)大，加上不少工作崗位越來越難以找到合適的人選，企業(yè)將不得不進(jìn)一步提升自動化水平作為增加利潤、提高生產(chǎn)力以及增強(qiáng)競爭優(yōu)勢的唯一出路。ABI Research發(fā)布的研究報告表明，當(dāng)前尚未進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的組織已經(jīng)在實(shí)質(zhì)上落后于其他對手。

當(dāng)下，全球健康危機(jī)的來臨也給整個制造業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)以及難以預(yù)見的新需求。隨著COVID-19疫情的快速擴(kuò)散，企業(yè)正面臨著各種各樣令人意想不到的市場變化與難題。很明顯，制造業(yè)必須提升效率、保持敏捷，同時迅速提高產(chǎn)能并支持更多不同產(chǎn)品。而一旦核心員工無法正常上班，高度自動化的生產(chǎn)線就成了制造業(yè)所能依靠的唯一解決方案。只有這樣，整個行業(yè)才能在頂住危機(jī)壓力的同時，繼續(xù)保持相對正常的運(yùn)營產(chǎn)出。

由固網(wǎng)以太網(wǎng)以及傳統(tǒng)無線傳輸系統(tǒng)建立的自動化連接體系已經(jīng)成為工廠環(huán)境中的固有組成部分。到目前為止，無線技術(shù)還不夠快，無法支持那些需要瞬時響應(yīng)且精確操作的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，已經(jīng)開始逐步普及的5G網(wǎng)絡(luò)有望取代昂貴的固網(wǎng)線纜，幫助設(shè)備擺脫死板的布線局限，最終讓工廠的整體布局與靈活性跨越至新的高度。

最終，5G連接支持下的生產(chǎn)自動化體系將幫助制造企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營成本并提高潛在投資回報率。除此之外，5G技術(shù)還將有效改善零件質(zhì)量的可追溯性，同時為生產(chǎn)流程帶來更嚴(yán)格的控制引導(dǎo)，保證工廠全面提升生產(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量，最終降低故障機(jī)率、增強(qiáng)業(yè)務(wù)流程的可靠性與可重復(fù)性。

5G運(yùn)營如何實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)勢?

新興5G網(wǎng)絡(luò)能夠支持三種適用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)場景的實(shí)際通信類型，具體包括：

增強(qiáng)型移動寬帶，本質(zhì)類似于我們已經(jīng)熟悉的4G網(wǎng)絡(luò)，只是傳輸速度更快。大型機(jī)器類通信(mMTC)，適用于連接大量傳感器，且單一傳感器自身所需要的帶寬資源相對較低。超可靠、低延遲通信(URLLC)，也是真正的游戲規(guī)則改變者——允許我們對各類精度極高的時間敏感型操作進(jìn)行遠(yuǎn)程與自動化控制。

其中每一種通信類型，都有可能顛覆甚至徹底改變制造業(yè)鏈條中的一項(xiàng)或多項(xiàng)核心功能。

物流與倉儲管理

也許有一天，運(yùn)貨卡車將通過5G網(wǎng)絡(luò)的引導(dǎo)前往工廠位置，即時上傳精確的貨物信息與送達(dá)時間，確保及時將零件轉(zhuǎn)移至生產(chǎn)線或通過5G控制的無人機(jī)納入庫存控制系統(tǒng)。而在工廠或倉庫內(nèi)部，企業(yè)可以利用能夠相互協(xié)調(diào)并與生產(chǎn)線/調(diào)度部門保持協(xié)同的自動引導(dǎo)車(AGV)進(jìn)一步將必要的零部件運(yùn)送至對應(yīng)區(qū)域。

工廠自動化

隨著越來越多的設(shè)備開始接入廠區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)，不同設(shè)備在延遲、容量、吞吐量以及移動性等方面也將提出很具針對性的區(qū)別化要求。

在這方面，之前提到的5G網(wǎng)絡(luò)低延遲優(yōu)勢將真正發(fā)揮作用。我們可以設(shè)想一個徹底擺脫了繁瑣線纜的未來，屆時組裝機(jī)器人能夠按照云端及網(wǎng)絡(luò)邊緣軟件的指示實(shí)現(xiàn)自由而精確的移動，同時監(jiān)測儀器以收集質(zhì)量控制與分析指標(biāo)。傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅能夠監(jiān)控生產(chǎn)線上的制造流程，同時也能夠跟蹤遍布整個廠區(qū)的產(chǎn)品標(biāo)簽，并通過管理系統(tǒng)將標(biāo)簽與測試數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來。而在本地位置上，部分流程有望實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)能力，并進(jìn)一步與其他流程相協(xié)調(diào)以完善工作流程。

另一大值得期待的重大轉(zhuǎn)變將發(fā)生在人機(jī)交互層面。協(xié)作機(jī)器人(「cobots」)旨在與人類員工共享工作空間，且始終保持安全且緊密的合作狀態(tài)。早期協(xié)作機(jī)器人在保護(hù)人類員工的速度與行動方面往往存在很大局限，但5G技術(shù)支持下的協(xié)作機(jī)器人將享受到極低延遲帶來的強(qiáng)大助力，實(shí)時監(jiān)控傳感器輸出并優(yōu)化自身協(xié)同行為。

在危險環(huán)境或者遠(yuǎn)程操控場景下，機(jī)器人能夠響應(yīng)并調(diào)整操作人員在長距離之外下達(dá)的細(xì)微調(diào)整指令，且將延遲控制在極低水平。

數(shù)字孿生模型指由軟件為物理對象或系統(tǒng)生成的新模型，同時也是另一個很具未來意義的新興概念。此類模型，也將給制造業(yè)車間帶來深遠(yuǎn)影響。隨著人工智能(AI)與5G技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字仿真將把來自真實(shí)傳感器與仿真?zhèn)鞲衅鞯男畔⒔Y(jié)合起來，允許工作人員通過復(fù)雜場景演習(xí)做出問題預(yù)測。2018年，Gartner公司就將這項(xiàng)技術(shù)視為一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略性趨勢，并提到通過由此帶來的停機(jī)時間削減與物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)優(yōu)化，企業(yè)將借此節(jié)約數(shù)十億美元的運(yùn)營成本。

遠(yuǎn)程操作

為了緩解COVID-19疫情的傳播，員工們被迫長期滯留在家中。這一基本事實(shí)，也給負(fù)責(zé)提供生活必需品與服務(wù)的制造/公共事業(yè)單位帶來前所未有的巨大挑戰(zhàn)。

部分企業(yè)開始高度依賴于遠(yuǎn)程自動化軟件，確保員工能夠通過安全連接(例如VPN連接)從家中的筆記本電腦或移動設(shè)備處遠(yuǎn)程操作工業(yè)系統(tǒng)。雖然十多年以來，現(xiàn)場工作人員一直在利用遠(yuǎn)程軟件執(zhí)行任務(wù)，但居家環(huán)境無疑給這種應(yīng)用方式帶來了新的變數(shù)與沖擊。

GE Digital發(fā)布報告指出，以自來水公司為例，工廠當(dāng)中往往需要二十多位分散在各處的工作人員。但為了安全起見，真正負(fù)責(zé)現(xiàn)場任務(wù)處理的只有數(shù)人而已。為了保證居家辦公過程中水資源供應(yīng)不受影響，GE方面為兩萬家公共事業(yè)單位及工廠提供為期90天的免費(fèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使用許可。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

未來，5G與AI也將共同為員工提供身臨其境的工作體驗(yàn)，借此降低任務(wù)處理負(fù)擔(dān)。例如，將模擬對象疊加在真實(shí)環(huán)境當(dāng)中能夠改善培訓(xùn)效果、強(qiáng)化產(chǎn)品設(shè)計能力并引導(dǎo)操作人員更高效地處理仍需人為干預(yù)的制造流程。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)還能解決一系列長期困擾工廠的問題：協(xié)助發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致操作效率低下的問題(例如糟糕的維護(hù)計劃)、減少生產(chǎn)停機(jī)時間并盡可能削減因機(jī)械故障引發(fā)的額外成本。

以近期事件為例，國際航空集團(tuán)(IAG(與AR平臺供應(yīng)商合作建立起名為Hangar 51的新項(xiàng)目，通過引入適用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的數(shù)字增強(qiáng)結(jié)構(gòu)檢查方案，對其旗下573架飛機(jī)進(jìn)行維護(hù)與修理操作。該項(xiàng)目將替代現(xiàn)有(主要基于紙質(zhì)材料)合規(guī)與培訓(xùn)流程，幫助員工擺脫學(xué)習(xí)過程中的全程錄像需求，進(jìn)而替企業(yè)節(jié)約大量時間。

將能源消耗量控制在較低水平

在5G網(wǎng)絡(luò)支持下的工廠當(dāng)中，制造業(yè)也有機(jī)會進(jìn)一步降低碳排放總量。通過對生產(chǎn)流程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，并據(jù)此確定最節(jié)能的解決方案，未來的制造流程將引入更嚴(yán)格的控制舉措、幫助企業(yè)將能源消耗量控制在最低水平。

5G工廠，即將全面來臨

制造業(yè)已經(jīng)在5G創(chuàng)新方面取得喜人的進(jìn)展。實(shí)際上，5G支持工廠的首批示例就源自5G基礎(chǔ)設(shè)施制造領(lǐng)域。愛立信公司在得克薩斯州路易斯維爾市最新建設(shè)的智能工廠已經(jīng)于2020年3月生產(chǎn)出首款5G毫米波基站，并計劃在今年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的全面運(yùn)營。